多路输出可调开关电源的设计与实现

发布时间：2017-06-11 08:05

  本文关键词：多路输出可调开关电源的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：开关电源和线性电源相比,具有效率高、体积小和稳定性高等显著优势,其应用越来越广泛。本文就自由感应加热系统需要的供电电源设计实现了一款集多路和可调输出为一体的开关电源。该电源包括多路输出部分和一路连续可调输出,多路输出电压分别为+18V,+15V,+5V,连续可调输出部分的输出电压范围为17V~28V。论文设计中采用外围电路简单、适合中小功率输出的反激拓扑,并结合常用脉冲宽度控制(PWM)芯片UC3842,尽可能地使电路的设计做到元器件最少、成本最低。其中三路单独输出采用多绕组的方式实现,虽然该方式存在交叉调整率的问题,但能满足自由感应加热系统供电电源的基本要求。可调输出部分采用电位器外部调节的方式实现无数控、宽范围可调输出。可调输出模块同样采用反激拓扑和芯片UC3842,可调模块的基本思路是采用电位器调节采样电压大小,进而通过反馈回路调节占空比大小来实现宽范围可调。反激电源通常采用变压器辅助绕组来为UC3842提供供电电源,但是要实现宽范围可调,就会出现占空比过小的情况,此时会导致辅助绕组电压过低将不能为UC3842正常供电。因而将三路单独输出中的+18V作为可调部分芯片供电电源,由于芯片UC3842的功耗最大仅为1W,消耗较少,因而+18V可供其他负载使用。通过对电源的调试,得到的测试结果表明设计符合自由感应加热系统所需电源的要求,并且本文设计的电源电压都为常用电子系统所需电源电压,因而还可以在实验室中用作调试电源。自由感应加热系统本身就工作于高频,容易受到像开关电源这种工作频率相近的电子系统的干扰。因此在开关电源PCB制板过程中考虑了PCB布局和布线过程中的电磁兼容(EMC)问题,以减少高频噪声的影响,避免电磁干扰(EMI)影响自由感应加热系统以及其他电子设备的正常工作。开关电源调试过程中容易出现如辅助绕组供电不足、上电瞬间元件损坏严重、变压器工作时产生噪声和输出电压纹波较大等问题,论文最后对这些问题进行了具体分析,并提出了应对方法。
【关键词】：开关电源 反激 多路输出 连续可调
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 引言10
• 1.2 多路可调输出开关电源国内外发展现状10-12
• 1.2.1 国外发展现状10-12
• 1.2.2 国内发展现状12
• 1.3 目前开关电源的主要特点12-13
• 1.4 本论文的主要内容13-14
• 第二章 电路总架构及系统级分析14-31
• 2.1 电路总架构和主要设计参数14-15
• 2.2 隔离式反激拓扑的分析15-21
• 2.2.1 隔离式反激拓扑基本原理15-17
• 2.2.2 不连续模式(DCM)工作状态的分析17-18
• 2.2.3 连续模式(CCM)工作状态的分析18-21
• 2.3 开关电源控制模式21-22
• 2.4 PWM控制芯片及外围电路设计22-28
• 2.5 开关管的选择28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 变压器和整流滤波电路的设计31-41
• 3.1 变压器设计31-35
• 3.1.1 磁芯的选型31-33
• 3.1.2 变压器匝数和铜线直径的计算33-34
• 3.1.3 变压器气隙的计算34
• 3.1.4 变压器设计总结34-35
• 3.2 输入整流滤波电路设计35-37
• 3.3 输出整流滤波电路设计37-39
• 3.4 RC缓冲电路39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 反馈电路分析与设计41-52
• 4.1 光耦反馈电路的设计41-45
• 4.1.1 光耦和TL43141-43
• 4.1.2 光耦反馈电路参数设计43-45
• 4.2 负反馈的稳定性分析45-46
• 4.3 反馈回路闭环设计46-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 仿真和实验结果分析52-63
• 5.1 pspice电路仿真52-55
• 5.2 PCB板图设计55-56
• 5.3 测试波形及分析56-61
• 5.4 实验中遇到的问题及解决办法61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 全文总结63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67
• 附录一67-69
• 附录二69-72

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